JP2007244121A - Partial resonance switching power supply - Google Patents

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Katsuya Marumo
克也 丸茂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a partial resonance switching power supply which activates timing for starting turnon of a switching element at a point of a bottom voltage of a partial resonance waveform or a half period of the partial resonance, and reduces a switching loss and a switching noise regardless of a high-frequency drive signal. <P>SOLUTION: The partial resonance switching power supply is provided with the switching control means 2 for detecting a primary input voltage V1 and an output current Io, calculating an oscillation frequency f and a duty D ä=TON/(TON+TOFF)} for driving a MOSFET-Q1, calculating an OFF duration TOFF from the duty D ä=TON/(TON+TOFF)} and the oscillation frequency f, generating a switch-on signal SON at a timing when an addition äTOFF+π√(LK×CDS)} of the calculated OFF duration TOFF and the half period ä=π√(LK×CDS)} (= a delay time Tr) of the partial resonance previously stored are obtained, and driving the MOSFET-Q1 using the switch-on signal SON. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は部分共振波形のボトム電位点でスイッチング素子をON駆動(ボトムON)し、スイッチング損失を低減する部分共振型スイッチング電源に関する。   The present invention relates to a partial resonance type switching power source that reduces switching loss by driving a switching element to ON (bottom ON) at a bottom potential point of a partial resonance waveform.

従来のスイッチング電源は、スイッチング素子をオン駆動する際、スイッチング素子間に高い電圧が印加(オフ状態)されている場合が多く、特に駆動周波数が高いケースでは、スイッチング素子がオン状態になるまでの過程で、スイッチング素子間に電圧がある状態で、スイッチング素子に電流が流れるため、スイッチング損失が発生してしまい、電源全体の効率の低下を招いている。   In conventional switching power supplies, when a switching element is driven to turn on, a high voltage is often applied between the switching elements (off state). Especially in a case where the driving frequency is high, the switching element is turned on. In the process, since a current flows through the switching element in a state where there is a voltage between the switching elements, a switching loss occurs, resulting in a decrease in the efficiency of the entire power supply.

図9に従来のスイッチング電源の電圧波形、電流波形およびスイッチング損失波形図を示す。例えば、スイッチング素子にMOSFETを用いた場合を示しているが、MOSFETのOFF期間TOFFには、MOSFETのドレイン−ソース間電圧VDSが高電圧になっており、オン駆動されるとある時間経過で、MOSFETのドレイン−ソース間電圧VDSが充分低いオン状態に移行する。   FIG. 9 shows a voltage waveform, a current waveform, and a switching loss waveform diagram of a conventional switching power supply. For example, the case where a MOSFET is used as a switching element is shown. During the MOSFET OFF period TOFF, the drain-source voltage VDS of the MOSFET is high, and when it is turned on, The MOSFET drain-source voltage VDS shifts to a sufficiently low on state.

MOSFET間のドレイン−ソース間電圧VDSが高電圧から充分低くなる経過で、電流IDSが流れてしまうため、電圧VDSと電流IDSの積であるスイッチング損失Ps(=VDS×IDS)が発生する。   Since the current IDS flows when the drain-source voltage VDS between the MOSFETs is sufficiently lowered from the high voltage, a switching loss Ps (= VDS × IDS), which is the product of the voltage VDS and the current IDS, occurs.

したがって、スイッチング素子をオフからオンする瞬間では、スイッチング素子間の電圧(例えば、ドレイン−ソース間電圧VDS)が充分低いことが望ましい。   Accordingly, it is desirable that the voltage between the switching elements (for example, the drain-source voltage VDS) is sufficiently low at the moment when the switching element is turned on from off.

スイッチング素子がオフからオンする瞬間で、スイッチング素子間の電圧を充分低くしておく目的で、部分共振型スイッチング電源が用いられている。   A partial resonance type switching power supply is used for the purpose of sufficiently reducing the voltage between the switching elements at the moment when the switching elements are turned on from off.

部分共振型スイッチング電源は、例えば、スイッチング電源に用いられる絶縁トランスの漏れインダクタンスとスイッチング素子間の静電容量を利用して、スイッチング素子がオフからオンになる状態で発生する部分共振により、スイッチング素子のオフ状態に、スイッチング素子間電圧の低下するタイミングで、スイッチング素子をオン駆動するものである。   The partial resonance type switching power supply uses, for example, a partial resonance that occurs in a state in which the switching element is turned on from an off state by using a leakage inductance of an insulating transformer used for the switching power supply and a capacitance between the switching elements. In the OFF state, the switching element is turned on at the timing when the voltage between the switching elements decreases.

従来の部分共振型スイッチング電源は、例えば「特許文献1」(スイッチング電源装置)に、スタンバイモードの微小負荷に対して、ソフトドライブと部分共振を組み合わせた発振動作にして、電源の高効率化ならびに低ノイズ化を実現することが開示されている。
特開2002−315333号公報(要約参照)
A conventional partial resonance type switching power supply is, for example, disclosed in “Patent Document 1” (switching power supply device) with an oscillation operation combining a soft drive and partial resonance with respect to a small load in a standby mode, thereby improving the efficiency of the power supply. It has been disclosed to reduce noise.
JP 2002-315333 A (see abstract)

「特許文献1」に開示された従来の部分共振型スイッチング電源は、微小負荷に対して電源周波数に同期した周波数でスイッチング素子をソフトドライブと共振動作で駆動し、略ゼロボルトスイッチングさせていると記載されている。   The conventional partial resonance type switching power supply disclosed in “Patent Document 1” describes that a switching element is driven by a soft drive and a resonance operation at a frequency synchronized with a power supply frequency with respect to a minute load, and is substantially zero volt switching. Has been.

しかしながら、スイッチング素子を高周波(例えば、50Kzや100Kz)で駆動した場合、スイッチング素子のオンタイミングを共振周波数のゼロボルトにしないと、スイッチング損失ならびにスイッチングノイズが増える虞があるが、この点についての開示がないため、不明になっている。   However, when the switching element is driven at a high frequency (for example, 50 Kz or 100 Kz), switching loss and switching noise may increase unless the on-timing of the switching element is set to the resonance frequency of zero volts. Because it is not, it is unknown.

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的はスイッチング素子のオン開始のタイミングを、部分共振波形のボトム電圧のポイント、または部分共振の1/2周期のポイントで実行し、高周波の駆動信号でもスイッチング損失ならびにスイッチングノイズの低減を図る部分共振型スイッチング電源を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the object thereof is to execute the on-timing timing of the switching element at the point of the bottom voltage of the partial resonance waveform or the half cycle of the partial resonance. Another object of the present invention is to provide a partial resonance type switching power supply that reduces switching loss and switching noise even with high-frequency driving signals.

前記課題を解決するためこの発明に係る部分共振型スイッチング電源は、部分共振を利用してDC−DCコンバータのスイッチング素子のオン開始を最適化し、スイッチング損失を低減させる部分共振型スイッチング電源であって、スイッチング素子のオン開始を部分共振波形がボトム電圧になるタイミング(ボトムON)で駆動するスイッチング制御手段を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, a partial resonance type switching power supply according to the present invention is a partial resonance type switching power supply that optimizes the on-start of a switching element of a DC-DC converter using partial resonance and reduces switching loss. The switching control means for driving the start of the switching element at the timing when the partial resonance waveform becomes the bottom voltage (bottom ON) is provided.

この発明に係る部分共振型スイッチング電源は、スイッチング素子のオン開始を部分共振波形がボトム電圧になるタイミング(ボトムON)で駆動するスイッチング制御手段を備えたので、スイッチング素子のオン開始をスイッチング素子間電圧の低い部分から開始し、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができる。   The partial resonance type switching power supply according to the present invention includes the switching control means for driving the switching element on start at the timing when the partial resonance waveform becomes the bottom voltage (bottom ON). Starting from a low voltage portion, switching loss and switching noise when the switching element is turned on can be reduced.

また、この発明に係るスイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電流を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電流からスイッチング素子のOFF期間(TOFF)を演算するとともに、部分共振波形の1/2周期(TD)を演算し、OFF期間(TOFF)に1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)を加算したタイミング(TOFF+TD)で、スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする。   Further, the switching control means according to the present invention detects the primary side input voltage and the secondary side output current, calculates the OFF period (TOFF) of the switching element from the primary side input voltage and the secondary side output current, The switching element is turned on at the bottom (TOFF + TD) by calculating the 1/2 period (TD) of the resonance waveform and adding the delay time (Tr) of the 1/2 period (TD) to the OFF period (TOFF). Features.

この発明に係るスイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電流を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電流からスイッチング素子のOFF期間(TOFF)を演算するとともに、部分共振波形の1/2周期(TD)を演算し、OFF期間(TOFF)に1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)を加算したタイミング(TOFF+TD)で、スイッチング素子をボトムONするので、スイッチング素子のオフ期間と、オフ期間に続いて発生する部分共振のボトム電圧までの時間(遅延時間Tr)を算出し、スイッチング素子のターンオンを、スイッチング素子OFF期間から、部分共振波形が最小電圧(ボトム電圧)になる遅延時間(Tr)のタイミングで開始し、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができる。   The switching control means according to the present invention detects a primary-side input voltage and a secondary-side output current, calculates an OFF period (TOFF) of the switching element from the primary-side input voltage and the secondary-side output current, and has a partial resonance waveform. The switching element is turned on at the bottom (TOFF + TD) at the timing (TOFF + TD) obtained by calculating the 1/2 period (TD) of the signal and adding the delay time (Tr) of the 1/2 period (TD) to the OFF period (TOFF). And the time until the bottom voltage of the partial resonance that occurs following the off period (delay time Tr) is calculated, and the switching element is turned on. ), The switching loss and switching noise when the switching element is turned on. It is possible to reduce the figure.

さらに、この発明に係るスイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電圧を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電圧から前記部分共振波形のボトム電圧(VBO)を演算して記憶し、スイッチング素子間の電圧(VDS)を検出して、ボトム電圧(VBO)がスイッチング素子間の電圧(VDS)に等しくなる(VBO=VDS)タイミングで、スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする。   Further, the switching control means according to the present invention detects a primary side input voltage and a secondary side output voltage, and calculates a bottom voltage (VBO) of the partial resonance waveform from the primary side input voltage and the secondary side output voltage. It memorizes, detects the voltage (VDS) between the switching elements, and bottoms the switching element at the timing when the bottom voltage (VBO) becomes equal to the voltage (VDS) between the switching elements (VBO = VDS). And

この発明に係るスイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電圧を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電圧から部分共振波形のボトム電圧(VBO)を演算して記憶し、スイッチング素子間の電圧(VDS)を検出して、ボトム電圧(VBO)がスイッチング素子間の電圧(VDS)に等しくなる(VBO=VDS)タイミングで、スイッチング素子をボトムONするので、部分共振波形が減少する際のスイッチング素子間の電圧(VDS)が記憶されたボトム電圧(VBO)に一致するタイミングで、スイッチング素子のターンオンを開始することができる。   The switching control means according to the present invention detects a primary side input voltage and a secondary side output voltage, calculates and stores a bottom voltage (VBO) of a partial resonance waveform from the primary side input voltage and the secondary side output voltage, Since the voltage (VDS) between the switching elements is detected and the bottom voltage (VBO) becomes equal to the voltage (VDS) between the switching elements (VBO = VDS), the switching element is turned on at the bottom, so the partial resonance waveform is The turn-on of the switching element can be started at a timing when the voltage (VDS) between the switching elements at the time of decrease coincides with the stored bottom voltage (VBO).

また、この発明に係るスイッチング制御手段は、スイッチング素子間のOFF期間(TOFF)のオフ電圧値を検出して記憶しておき、オフ電圧値が部分共振の開始により低下し、部分共振に移行した瞬間の共振電圧値を検出した時点から、部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする。   Further, the switching control means according to the present invention detects and stores the OFF voltage value during the OFF period (TOFF) between the switching elements, and the OFF voltage value decreases due to the start of partial resonance, and shifts to partial resonance. The switching element is bottom-ON at the timing of the delay time (Tr) of ½ period (TD) of the partial resonance waveform from the moment when the instantaneous resonance voltage value is detected.

この発明に係るスイッチング制御手段は、スイッチング素子間のOFF期間(TOFF)のオフ電圧値を検出して記憶しておき、オフ電圧値が部分共振の開始により低下し、部分共振に移行した瞬間の共振電圧値を検出した時点から、部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、スイッチング素子をボトムONするので、スイッチング素子間のOFF期間(TOFF)終了から部分共振が開始すると、部分共振の半周期遅らせた遅延時間(Tr)で、スイッチング素子のターンオンを開始することができる。   The switching control means according to the present invention detects and stores the OFF voltage value of the OFF period (TOFF) between the switching elements, and the OFF voltage value decreases at the start of partial resonance, and at the moment when the transition to partial resonance occurs. Since the switching element is bottom-ON at the timing of the delay time (Tr) of 1/2 period (TD) of the partial resonance waveform from the time when the resonance voltage value is detected, the part from the end of the OFF period (TOFF) between the switching elements When the resonance starts, the switching element can be turned on with a delay time (Tr) delayed by a half period of the partial resonance.

さらに、この発明に係るスイッチング制御手段は、スイッチング素子を駆動する駆動信号からOFF期間(TOFF)を検出し、OFF期間から、部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする。   Furthermore, the switching control means according to the present invention detects the OFF period (TOFF) from the drive signal for driving the switching element, and the delay time (Tr) of the half period (TD) of the partial resonance waveform from the OFF period. The switching element is bottom-ON at timing.

この発明に係るスイッチング制御手段は、スイッチング素子を駆動する駆動信号からOFF期間(TOFF)検出し、OFF期間から、部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、スイッチング素子をボトムONするので、制御手段内部の駆動信号を監視し、部分共振の半周期遅らせた遅延時間(Tr)を駆動信号に付与するだけで、スイッチング素子のターンオンを最適なポイントで実行することができる。   The switching control means according to the present invention detects the OFF period (TOFF) from the drive signal for driving the switching element, and at the timing of the delay time (Tr) of ½ period (TD) of the partial resonance waveform from the OFF period, Since the switching element is turned on at the bottom, the driving signal inside the control means is monitored, and the switching element is turned on at an optimum point only by adding to the driving signal a delay time (Tr) delayed by a half period of partial resonance. be able to.

この発明に係る部分共振型スイッチング電源は、スイッチング素子のオン開始を部分共振波形がボトム電圧になるタイミング(ボトムON)で駆動するスイッチング制御手段を備えたので、スイッチング素子のオン開始をスイッチング素子間電圧の低い部分から開始し、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができ、電源の全体効率を改善することができる。   The partial resonance type switching power supply according to the present invention includes the switching control means for driving the switching element on start at the timing when the partial resonance waveform becomes the bottom voltage (bottom ON). Starting from a low voltage portion, the switching loss and switching noise when the switching element is turned on can be reduced, and the overall efficiency of the power supply can be improved.

また、この発明に係るスイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電流を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電流からスイッチング素子のOFF期間(TOFF)を演算するとともに、部分共振波形の1/2周期(TD)を演算し、OFF期間(TOFF)に1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)を加算したタイミング(TOFF+TD)で、スイッチング素子をボトムONするので、スイッチング素子のオフ期間と、オフ期間に続いて発生する部分共振のボトム電圧までの時間(遅延時間Tr)を算出し、スイッチング素子のターンオンを、スイッチング素子OFF期間から、部分共振波形が最小電圧(ボトム電圧)になる遅延時間(Tr)のタイミングで開始し、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができ、最適なタイミングでスイッチグ素子をターンオンすることができる。   Further, the switching control means according to the present invention detects the primary side input voltage and the secondary side output current, calculates the OFF period (TOFF) of the switching element from the primary side input voltage and the secondary side output current, The switching element is turned on at the bottom (TOFF + TD) at the timing (TOFF + TD) obtained by calculating the 1/2 period (TD) of the resonance waveform and adding the delay period (Tr) of the 1/2 period (TD) to the OFF period (TOFF). The switching element OFF period and the time until the bottom voltage of the partial resonance that occurs following the OFF period (delay time Tr) are calculated, and the switching element is turned on from the switching element OFF period so that the partial resonance waveform has a minimum voltage ( Starting from the timing of the delay time (Tr) that becomes the bottom voltage), the switching loss and the switch when the switching element is turned on Can be reduced Gunoizu, it can be turned on Suitchigu element at an optimum timing.

さらに、この発明に係るスイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電圧を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電圧から部分共振波形のボトム電圧(VBO)を演算して記憶し、スイッチング素子間の電圧(VDS)を検出して、ボトム電圧(VBO)がスイッチング素子間の電圧(VDS)に等しくなる(VBO=VDS)タイミングで、スイッチング素子をボトムONするので、部分共振波形が減少する際のスイッチング素子間の電圧(VDS)が記憶されたボトム電圧(VBO)に一致するタイミングで、スイッチング素子のターンオンを開始することができ、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができる。   Further, the switching control means according to the present invention detects the primary side input voltage and the secondary side output voltage, calculates the bottom voltage (VBO) of the partial resonance waveform from the primary side input voltage and the secondary side output voltage, and stores it. Since the voltage between the switching elements (VDS) is detected and the bottom voltage (VBO) becomes equal to the voltage between the switching elements (VDS) (VBO = VDS), the switching element is turned on at the bottom, so partial resonance The switching element can be turned on at a timing when the voltage between the switching elements (VDS) when the waveform is reduced matches the stored bottom voltage (VBO), and the switching loss and switching when the switching element is turned on Noise can be reduced.

また、この発明に係るスイッチング制御手段は、スイッチング素子間のOFF期間(TOFF)のオフ電圧値を検出して記憶しておき、オフ電圧値が部分共振の開始により低下し、部分共振に移行した瞬間の共振電圧値を検出した時点から、部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、スイッチング素子をボトムONするので、スイッチング素子間のOFF期間(TOFF)終了から部分共振が開始すると、部分共振の半周期遅らせた遅延時間(Tr)で、スイッチング素子のターンオンを開始することができ、部分共振波形の電圧値を監視するだけで、最適なタイミングでスイッチグ素子をターンオンすることができる。   Further, the switching control means according to the present invention detects and stores the OFF voltage value during the OFF period (TOFF) between the switching elements, and the OFF voltage value decreases due to the start of partial resonance, and shifts to partial resonance. Since the switching element is turned on at the bottom of the delay time (Tr) of the half period (TD) of the partial resonance waveform from the moment when the instantaneous resonance voltage value is detected, the OFF period (TOFF) between the switching elements ends. When the partial resonance starts, the switching element can be turned on with a delay time (Tr) delayed by a half cycle of the partial resonance. By simply monitoring the voltage value of the partial resonance waveform, the switching element can be switched at an optimum timing. Can be turned on.

さらに、この発明に係るスイッチング制御手段は、スイッチング素子を駆動する駆動信号からOFF期間(TOFF)を検出し、OFF期間から、部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、スイッチング素子をボトムONするので、制御手段内部の駆動信号を監視し、部分共振の半周期遅らせた遅延時間(Tr)を駆動信号に付与するだけで、スイッチング素子のターンオンを最適なポイントで実行することができ、方式の単純化と、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズの低減をアピールすることができる。   Furthermore, the switching control means according to the present invention detects the OFF period (TOFF) from the drive signal for driving the switching element, and the delay time (Tr) of the half period (TD) of the partial resonance waveform from the OFF period. At the timing, the switching element is turned on at the bottom. The drive signal inside the control means is monitored, and the switching element is turned on by simply adding the delay time (Tr) delayed by a half period of partial resonance to the drive signal. It is possible to implement this method, and it is possible to appeal the simplification of the system and the reduction of switching loss and switching noise when the switching element is turned on.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1はこの発明に係る部分共振型スイッチング電源の第1実施の形態全体構成図である。図1において、部分共振型スイッチング電源1は、交流電源VAC(100V/200V、50Hz/60Hzなど)を全波整流するダイオードブリッジDBと、全波整流された一次側入力電圧V1を平滑する平滑コンデンサC1と、絶縁トランスTと、絶縁トランスTの一次巻線Npに直列に接続され、平滑された電圧にスイッチングを施して高周波信号(例えば、50Kz)を発生するスイッチング素子を構成するMOSFET−Q1と、絶縁トランスTの二次巻線NS、整流ダイオードD1および平滑コンデンサC2で構成し、二次側出力電圧(DC)Voを発生する主電源回路、MOSFET−Q1のオン/オフ動作を制御するスイッチング制御手段2と、負荷Lに流れる出力電流Ioを検出する出力電流検出(手段)3から構成されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a first embodiment of a partial resonance type switching power supply according to the present invention. In FIG. 1, a partial resonance type switching power supply 1 includes a diode bridge DB for full-wave rectification of an AC power supply VAC (100 V / 200 V, 50 Hz / 60 Hz, etc.) and a smoothing capacitor for smoothing the full-wave rectified primary side input voltage V1. C1, an isolation transformer T, and a MOSFET-Q1 that is connected in series to the primary winding Np of the isolation transformer T and that constitutes a switching element that generates a high-frequency signal (for example, 50 Kz) by switching the smoothed voltage. , A secondary power supply NS of the isolation transformer T, a rectifier diode D1 and a smoothing capacitor C2, a main power supply circuit for generating a secondary output voltage (DC) Vo, and switching for controlling the on / off operation of the MOSFET-Q1 It comprises a control means 2 and an output current detection (means) 3 for detecting an output current Io flowing through the load L. There.

また、部分共振型スイッチング電源1には、絶縁トランスTに発生するリーケージインダクタンスLkと、MOSFET−Q1のドレイン−ソース間に発生する寄生容量またはドレイン−ソース間に接続された静電容量で形成されるドレイン−ソース間容量CDSとにより、MOSFET−Q1のOFF期間TOFFの終了時点で、部分共振を発生させる。   The partial resonance type switching power supply 1 is formed with a leakage inductance Lk generated in the isolation transformer T and a parasitic capacitance generated between the drain and source of the MOSFET-Q1 or an electrostatic capacitance connected between the drain and source. Due to the drain-source capacitance CDS, partial resonance is generated at the end of the OFF period TOFF of the MOSFET-Q1.

スイッチング制御手段2は、マイクロプロセッサを基本に構成し、駆動信号発生機能、演算機能、タイマ機能、一次側入力電圧検出機能、出力電流検出機能、駆動信号出力機能などを備える。   The switching control means 2 is basically composed of a microprocessor and includes a drive signal generation function, a calculation function, a timer function, a primary side input voltage detection function, an output current detection function, a drive signal output function, and the like.

スイッチング制御手段2は、一次側入力電圧V1を抵抗器R1,R2で抵抗分圧した入力電圧情報J1および電流検出用抵抗器Rxに流れる出力電流Ioを出力電流検出(手段)3で検出して供給される出力電流情報JIを取り込み、入力電圧情報J1および出力電流情報JIに基づいてデューティD{=TON/(TON+TOFF)}およびMOSFET−Q1を駆動する発振周波数fを演算して、デューティD{=TON/(TON+TOFF)}および発振周波数fを格納する。   The switching control means 2 detects the input voltage information J1 obtained by resistance-dividing the primary side input voltage V1 with the resistors R1 and R2 and the output current Io flowing through the current detection resistor Rx with the output current detection (means) 3. The supplied output current information JI is taken, the duty D {= TON / (TON + TOFF)} and the oscillation frequency f for driving the MOSFET-Q1 are calculated based on the input voltage information J1 and the output current information JI, and the duty D { = TON / (TON + TOFF)} and the oscillation frequency f are stored.

また、スイッチング制御手段2は、演算したデューティD{=TON/(TON+TOFF)}および発振周波数fからOFF期間TOFFを演算する。   Further, the switching control means 2 calculates an OFF period TOFF from the calculated duty D {= TON / (TON + TOFF)} and the oscillation frequency f.

さらに、スイッチング制御手段2は、演算したOFF期間TOFFに、予めリーケージインダクタンスLkとドレイン−ソース間容量CDSから演算して記憶してある部分共振の1/2周期{=π√(LK×CDS)}(=遅延時間Tr)を加算{TOFF+π√(LK×CDS)}し、OFF期間TOFFの開始点から1/2周期{π√(LK×CDS)}を監視し、1/2周期{π√(LK×CDS)}の終了時点のタイミングでスイッチオン信号SONを発生し、スイッチオン信号SONでMOSFET−Q1をON駆動する。   Further, the switching control means 2 calculates the half period of the partial resonance {= π√ (LK × CDS) previously calculated and stored from the leakage inductance Lk and the drain-source capacitance CDS during the calculated OFF period TOFF. } (= Delay time Tr) is added {TOFF + π√ (LK × CDS)}, 1/2 cycle {π√ (LK × CDS)} is monitored from the start point of the OFF period TOFF, and 1/2 cycle {π A switch-on signal SON is generated at the timing of the end of √ (LK × CDS)}, and the MOSFET-Q1 is driven to be turned on by the switch-on signal SON.

図2はこの発明に係るスイッチング制御手段の第1実施の形態電圧波形および電流波形制御図である。図2において、電圧波形(ドレイン−ソース間電圧VDS)は、スイッチング制御手段2が駆動信号SDのOFF期間TOFFの開始時点から部分共振の1/2周期{=π√(LK×CDS)}終了時点で、スイッチオン信号SON出力し、MOSFET−Q1をオン(ターンオン)駆動するので、部分共振波形WBの最も低い電圧レベル(ボトム電圧Vbo)でMOSFET−Q1をオンすることができ、MOSFET−Q1のオンに伴うスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができる。   FIG. 2 is a voltage waveform and current waveform control diagram of the first embodiment of the switching control means according to the present invention. In FIG. 2, the voltage waveform (drain-source voltage VDS) indicates that the switching control means 2 ends the half period {= π√ (LK × CDS)} of the partial resonance from the start of the OFF period TOFF of the drive signal SD. At this time, the switch-on signal SON is output and the MOSFET-Q1 is turned on, so that the MOSFET-Q1 can be turned on at the lowest voltage level (bottom voltage Vbo) of the partial resonance waveform WB. Switching loss and switching noise associated with turning on can be reduced.

電流波形(ドレイン−ソース電流IDS)は、ターンオン時点から流れ始めることになり、ドレイン−ソース電流IDSとドレイン−ソース間電圧VDSの積(=IDS×VDS)であるスイッチング損失Psも極めて低く抑えることができる。   The current waveform (drain-source current IDS) starts to flow from the point of turn-on, and the switching loss Ps, which is the product of the drain-source current IDS and the drain-source voltage VDS (= IDS × VDS), is also kept very low. Can do.

このように、この発明に係るスイッチング制御手段2は、一次側入力電圧V1および二次側出力電流(出力電流Io)を検出し、一次側入力電圧V1および出力電流Ioからスイッチング素子(MOSFET−Q1)のOFF期間TOFFを演算するとともに、部分共振波形の1/2周期TDを演算し、OFF期間TOFFに1/2周期TDの遅延時間Trを加算したタイミング(TOFF+TD)で、スイッチング素子(MOSFET−Q1)をボトムONするので、スイッチング素子のオフ期間TOFFと、オフ期間TOFFに続いて発生する部分共振のボトム電圧までの時間{π√(LK×CDS)}=(遅延時間Tr)}を算出し、スイッチング素子のターンオンを、スイッチング素子OFF期間から、部分共振波形が最小電圧(ボトム電圧Vbo)になる遅延時間(Tr)のタイミングで開始し、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができ、最適なタイミングでスイッチグ素子をターンオンすることができる。   As described above, the switching control means 2 according to the present invention detects the primary side input voltage V1 and the secondary side output current (output current Io), and from the primary side input voltage V1 and the output current Io, the switching element (MOSFET-Q1). ), The half period TD of the partial resonance waveform is calculated, and the switching element (MOSFET−) is calculated at the timing (TOFF + TD) obtained by adding the delay period Tr of the 1/2 period TD to the OFF period TOFF. Since Q1) is bottom-ON, the switching element OFF period TOFF and the time from the partial resonance bottom voltage generated following the OFF period TOFF {π√ (LK × CDS)} = (delay time Tr)} are calculated. The turn-on of the switching element is delayed from the switching element OFF period until the partial resonance waveform becomes the minimum voltage (bottom voltage Vbo) ( Was started at the timing of r), the switching loss at the turn-on time of the switching elements and can reduce switching noise, it is possible to turn on the Suitchigu element at an optimum timing.

図3はこの発明に係る部分共振型スイッチング電源の第2実施の形態全体構成図である。図3において、部分共振型スイッチング電源4は、スイッチング制御手段5と、出力電圧検出(手段)6と、ドレイン−ソース間電圧VDSを分割して検出する抵抗器R3,R4を備えた点が図1に示す部分共振型スイッチング電源1と異なる。   FIG. 3 is an overall configuration diagram of a second embodiment of a partial resonance type switching power supply according to the present invention. In FIG. 3, the partial resonance type switching power supply 4 is provided with a switching control means 5, an output voltage detection (means) 6, and resistors R3 and R4 for dividing and detecting the drain-source voltage VDS. 1 is different from the partial resonance type switching power supply 1 shown in FIG.

スイッチング制御手段5は、マイクロプロセッサを基本に構成し、駆動信号発生機能、演算機能、タイマ機能、比較機能、一次側入力電圧検出機能、出力電圧検出機能、駆動信号出力機能などを備える。   The switching control means 5 is basically composed of a microprocessor, and includes a drive signal generation function, a calculation function, a timer function, a comparison function, a primary side input voltage detection function, an output voltage detection function, a drive signal output function, and the like.

スイッチング制御手段5は、一次側入力電圧V1を抵抗器R1,R2で抵抗分圧した入力電圧情報J1、二次側出力電圧(DC)Voを出力電圧検出(手段)6で検出して供給される出力電圧情報joおよびドレイン−ソース間電圧VDSを抵抗器R3,R4で抵抗分割したドレイン−ソース間電圧情報JDSを取り込み、入力電圧情報J1および出力電圧情報joに基づいてボトム電圧Vbo(√2×V1−Np×Vo/Ns)を演算して記憶する。   The switching control means 5 is supplied by detecting the input voltage information J1 obtained by dividing the primary side input voltage V1 by resistors R1 and R2 and the secondary side output voltage (DC) Vo by the output voltage detection (means) 6. Output voltage information jo and drain-source voltage VDS obtained by resistance-dividing the drain-source voltage VDS with resistors R3 and R4, and the bottom voltage Vbo (√2) based on the input voltage information J1 and the output voltage information jo (* V1-Np * Vo / Ns) is calculated and stored.

また、スイッチング制御手段5は、ドレイン−ソース間電圧情報JDSを監視し、ドレイン−ソース間電圧VDSのOFF期間TOFFが終了して、部分共振が発生すると、部分共振波形WBのドレイン−ソース間電圧VDSと記憶してある共振ボトム電圧Vboとを比較して、ドレイン−ソース間電圧VDSがボトム電圧Vboと等しくなる時点(VDS=Vbo)でスイッチオン信号SON出力して、MOSFET−Q1をオン(ボトムON)駆動する。   Further, the switching control means 5 monitors the drain-source voltage information JDS, and when the partial resonance occurs after the OFF period TOFF of the drain-source voltage VDS ends, the drain-source voltage of the partial resonance waveform WB. VDS is compared with the stored resonance bottom voltage Vbo, and when the drain-source voltage VDS becomes equal to the bottom voltage Vbo (VDS = Vbo), the switch-on signal SON is output to turn on MOSFET-Q1 ( Bottom ON) Drives.

ボトム電圧Vboは、部分共振波形WBの最小電圧レベルなので、MOSFET−Q1がオフ状態にあっても、ドレイン−ソース間電圧VDSが小さい状態で、MOSFET−Q1をターンオンすることができる。   Since the bottom voltage Vbo is the minimum voltage level of the partial resonance waveform WB, the MOSFET-Q1 can be turned on with the drain-source voltage VDS being small even when the MOSFET-Q1 is in the off state.

図4はこの発明に係るスイッチング制御手段の第2実施の形態電圧波形および電流波形制御図である。図4において、電圧波形(ドレイン−ソース間電圧VDS)は、スイッチング制御手段5が駆動信号SDのOFF期間TOFFの最終時点から部分共振波形WBのドレイン−ソース間電圧VDSXがボトム電圧Vboと一致する時点(VDSX=Vbo)で、スイッチオン信号SON出力し、MOSFET−Q1をオン(ターンオン)駆動するので、部分共振波形WBの最も低い電圧レベル(ボトム電圧Vbo)でMOSFET−Q1をオンすることができ、MOSFET−Q1のオンに伴うスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができる。   FIG. 4 is a voltage waveform and current waveform control diagram of the second embodiment of the switching control means according to the present invention. In FIG. 4, the voltage waveform (drain-source voltage VDS) shows that the drain-source voltage VDSX of the partial resonance waveform WB coincides with the bottom voltage Vbo from the final point of the OFF period TOFF of the drive signal SD by the switching control means 5. At the time (VDSX = Vbo), the switch-on signal SON is output and the MOSFET-Q1 is turned on (turned on), so that the MOSFET-Q1 can be turned on at the lowest voltage level (bottom voltage Vbo) of the partial resonance waveform WB. In addition, switching loss and switching noise associated with turning on of the MOSFET-Q1 can be reduced.

電流波形(ドレイン−ソース電流IDS)は、ターンオン時点から流れ始めることになり、ドレイン−ソース電流IDSとドレイン−ソース間電圧VDSの積(=IDS×VDS)であるスイッチング損失Psも極めて低く抑えることができる。   The current waveform (drain-source current IDS) starts to flow from the point of turn-on, and the switching loss Ps, which is the product of the drain-source current IDS and the drain-source voltage VDS (= IDS × VDS), is also kept very low. Can do.

このように、この発明に係るスイッチング制御手段5は、一次側入力電圧V1および二次側出力電圧(二次側出力電圧(DC)Vo)を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電圧から部分共振波形WBのボトム電圧(VBO)を演算して記憶し、スイッチング素子(MOSFET−Q1)間の電圧(VDS)を検出して、ボトム電圧(VBO)がスイッチング素子間の電圧(VDSX)に等しくなる(VBO=VDSX)タイミングで、スイッチング素子をボトムONするので、部分共振波形が減少する際のスイッチング素子間の電圧(VDSX)が記憶されたボトム電圧(VBO)に一致するタイミングで、スイッチング素子のターンオンを開始することができ、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができる。   As described above, the switching control means 5 according to the present invention detects the primary side input voltage V1 and the secondary side output voltage (secondary side output voltage (DC) Vo), and detects the primary side input voltage and the secondary side output voltage. Is used to calculate and store the bottom voltage (VBO) of the partial resonance waveform WB, detect the voltage (VDS) between the switching elements (MOSFET-Q1), and the bottom voltage (VBO) is the voltage between the switching elements (VDSX). Since the switching element is bottom-ON at the timing equal to (VBO = VDSX), the voltage (VDSX) between the switching elements when the partial resonance waveform decreases coincides with the stored bottom voltage (VBO), The switching element can be turned on, and switching loss and switching noise when the switching element is turned on can be reduced. Kill.

図5はこの発明に係る部分共振型スイッチング電源の第3実施の形態全体構成図である。図5において、部分共振型スイッチング電源7は、スイッチング制御手段8と、ドレイン−ソース間電圧VDSを分割して検出する抵抗器R3,R4を備えた点が図1に示す部分共振型スイッチング電源1と異なる。   FIG. 5 is an overall configuration diagram of a third embodiment of a partial resonance type switching power supply according to the present invention. In FIG. 5, the partial resonance type switching power supply 7 includes the switching control means 8 and resistors R3 and R4 that divide and detect the drain-source voltage VDS. The partial resonance type switching power supply 1 shown in FIG. And different.

スイッチング制御手段8は、マイクロプロセッサを基本に構成し、駆動信号発生機能、演算機能、タイマ機能、記憶機能、駆動信号出力機能を備える。   The switching control means 8 is basically constructed of a microprocessor and has a drive signal generation function, a calculation function, a timer function, a storage function, and a drive signal output function.

スイッチング制御手段8は、ドレイン−ソース間電圧情報JDSからMOSFET−Q1のOFF期間のオフ電圧値(ドレイン−ソース間電圧VDS)を検出して記憶し、オフ電圧値(ドレイン−ソース間電圧VDS)が部分共振の開始により低下し、部分共振に移行した瞬間の共振電圧値(ドレイン−ソース間電圧VDSK)を検出した時点から、部分共振波形WBの1/2周期(TD={π√(LK×CDS)})の遅延時間Trのタイミングでスイッチオン信号SONを出力し、MOSFET−Q1をオン(ターンオン)駆動する。   The switching control means 8 detects and stores the OFF voltage value (drain-source voltage VDS) during the OFF period of the MOSFET-Q1 from the drain-source voltage information JDS, and stores the OFF voltage value (drain-source voltage VDS). Decreases from the start of partial resonance, and when the resonance voltage value (drain-source voltage V DSK) at the moment of transition to partial resonance is detected, ½ period (TD = {π√ (LK) of the partial resonance waveform WB The switch-on signal SON is output at the timing of the delay time Tr of (CDS)}), and the MOSFET-Q1 is turned on (turned on).

図6はこの発明に係るスイッチング制御手段の第3実施の形態電圧波形および電流波形制御図である。図6において、電圧波形(ドレイン−ソース間電圧VDS)は、スイッチング制御手段8が駆動信号SDのOFF期間TOFFのオフ電圧であるドレイン−ソース間電圧VDSを記憶し、部分共振が開始され、部分共振波形WBのドレイン−ソース間電圧VDSKがオフ電圧であるドレイン−ソース間電圧VDSよりわずかに低下した時点から、部分共振波形WBの1/2周期(TD={π√(LK×CDS)})の遅延時間Trのタイミングでスイッチオン信号SONを発生し、MOSFET−Q1をオン駆動することができ、部分共振波形WBの共振開始電圧VDSKを監視するだけで、最適なタイミングでMOSFET−Q1をオン(ターンオン)駆動することができる。   FIG. 6 is a voltage waveform and current waveform control diagram of the third embodiment of the switching control means according to the present invention. In FIG. 6, the voltage waveform (drain-source voltage VDS) indicates that the switching control means 8 stores the drain-source voltage VDS which is the off-voltage during the OFF period TOFF of the drive signal SD, and the partial resonance is started. From the time when the drain-source voltage VDSK of the resonance waveform WB is slightly lower than the drain-source voltage VDS which is the off voltage, the half period (TD = {π√ (LK × CDS)} of the partial resonance waveform WB ) To generate the switch-on signal SON at the timing of the delay time Tr, so that the MOSFET-Q1 can be turned on, and the MOSFET-Q1 can be controlled at the optimum timing by simply monitoring the resonance start voltage VDSK of the partial resonance waveform WB. It can be driven on (turn on).

電流波形(ドレイン−ソース電流IDS)は、ターンオン時点から流れ始めることになり、ドレイン−ソース電流IDSとドレイン−ソース間電圧VDSの積(=IDS×VDS)であるスイッチング損失Psも極めて低く抑えることができる。   The current waveform (drain-source current IDS) starts to flow from the point of turn-on, and the switching loss Ps, which is the product of the drain-source current IDS and the drain-source voltage VDS (= IDS × VDS), is also kept very low. Can do.

このように、この発明に係るスイッチング制御手段8は、MOSFET−Q1間のOFF期間(TOFF)のオフ電圧値(ドレイン−ソース間電圧VDS)を検出して記憶しておき、オフ電圧値(VDS)が部分共振の開始により低下し、部分共振に移行した瞬間の共振電圧値(共振開始電圧VDSK)を検出した時点から、部分共振波形WBの1/2周期(TD={π√(LK×CDS)})の遅延時間(Tr)のタイミングで、MOSFET−Q1をボトムONするので、MOSFET−Q1間のOFF期間(TOFF)終了から部分共振が開始すると、部分共振の半周期遅らせた遅延時間(Tr)で、MOSFET−Q1のターンオンを開始することができ、部分共振波形の電圧値を監視するだけで、最適なタイミングでMOSFET−Q1をターンオンすることができる。   Thus, the switching control means 8 according to the present invention detects and stores the OFF voltage value (drain-source voltage VDS) in the OFF period (TOFF) between the MOSFET and Q1, and stores the OFF voltage value (VDS). ) Decreases due to the start of partial resonance, and when the resonance voltage value (resonance start voltage V DSK) at the moment of transition to partial resonance is detected, ½ period (TD = {π√ (LK × Since the bottom of the MOSFET-Q1 is turned ON at the timing of the delay time (Tr) of (CDS)}), when the partial resonance starts from the end of the OFF period (TOFF) between the MOSFET and Q1, the delay time delayed by a half cycle of the partial resonance. At (Tr), the turn-on of the MOSFET-Q1 can be started, and the MOSFET-Q1 can be turned on at an optimum timing only by monitoring the voltage value of the partial resonance waveform. Kill.

図7はこの発明に係るスイッチング制御手段の一実施の形態ブロック構成図である。図7において、スイッチング制御手段9は、マイクロプロセッサを基本に構成し、駆動信号発生機能、駆動信号監視機能、タイマ機能、駆動信号出力機能を備える。   FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the switching control means according to the present invention. In FIG. 7, the switching control means 9 is basically composed of a microprocessor and has a drive signal generating function, a drive signal monitoring function, a timer function, and a drive signal output function.

スイッチング制御手段9は、駆動信号SD(スイッチオン信号SONとスイッチオフ信号SOFFの繰返し)の出力時に、スイッチオフ信号SOFFからOFF期間TOFFを検出し、OFF期間TOFFから、部分共振波形WBの1/2周期(TD={π√(LK×CDS)})の遅延時間Trのタイミングで、MOSFET−Q1をボトムONするスイッチオン信号SONを出力する。   The switching control means 9 detects the OFF period TOFF from the switch-off signal SOFF when the drive signal SD (repeat of the switch-on signal SON and the switch-off signal SOFF) is output, and from the OFF period TOFF, 1 / of the partial resonance waveform WB. At the timing of the delay time Tr of two periods (TD = {π√ (LK × CDS)}), the switch-on signal SON that turns on the MOSFET-Q1 is output.

スイッチオフ信号SOFFのOFF期間TOFFから部分共振波形WBの1/2周期TDの遅延時間Trでスイッチオン信号SONをMOSFET−Q1に提供するので、MOSFET−Q1を部分共振波形WBのボトム電圧VboでON駆動することができる。   Since the switch-on signal SON is provided to the MOSFET-Q1 from the OFF period TOFF of the switch-off signal SOFF with the delay time Tr of the half period TD of the partial resonance waveform WB, the MOSFET-Q1 is supplied with the bottom voltage Vbo of the partial resonance waveform WB. It can be turned ON.

図8はこの発明に係るスイッチング制御手段の第4実施の形態電圧波形、電流波形およびスイッチング損失波形制御図である。図8において、電圧波形(ドレイン−ソース間電圧VDS)は、スイッチング制御手段9の内部で、駆動信号SDのOFF期間TOFFを監視して記憶し、OFF期間TOFFに続いて部分共振波形WBの1/2周期(TD={π√(LK×CDS)})の遅延時間Trを付与したタイミングでスイッチオン信号SONを発生し、MOSFET−Q1をオン駆動することができ、スイッチング制御手段9の内部処理だけで、MOSFET−Q1のターンオンを最適なポイントで実行することができる。   FIG. 8 is a voltage waveform, current waveform and switching loss waveform control diagram of the fourth embodiment of the switching control means according to the present invention. In FIG. 8, the voltage waveform (drain-source voltage VDS) is stored in the switching control means 9 by monitoring and storing the OFF period TOFF of the drive signal SD, and following the OFF period TOFF, 1 of the partial resonance waveform WB. / 2 period (TD = {π√ (LK × CDS)}) is applied to generate a switch-on signal SON at a timing to which the delay time Tr is applied, and the MOSFET-Q1 can be turned on. Only by processing, the turn-on of the MOSFET-Q1 can be executed at an optimum point.

電流波形(ドレイン−ソース電流IDS)は、ターンオン時点から流れ始めることになり、ドレイン−ソース電流IDSとドレイン−ソース間電圧VDSの積(=IDS×VDS)であるスイッチング損失Psも極めて低く抑えることができる。   The current waveform (drain-source current IDS) starts to flow from the point of turn-on, and the switching loss Ps, which is the product of the drain-source current IDS and the drain-source voltage VDS (= IDS × VDS), is also kept very low. Can do.

このように、この発明に係るスイッチング制御手段9は、MOSFET−Q1を駆動する駆動信号SDからOFF期間(TOFF)を検出し、OFF期間から、部分共振波形WBの1/2周期(TD={π√(LK×CDS)})の遅延時間(Tr)のタイミングで、MOSFET−Q1をボトムONするので、制御手段内部の駆動信号SDを監視し、部分共振の半周期遅らせた遅延時間Trを駆動信号SDに付与するだけで、MOSFET−Q1のターンオンを最適なポイントで実行することができ、方式の単純化と、MOSFET−Q1のターンオン時のスイッチング損失Psならびにスイッチングノイズの低減をアピールすることができる。   Thus, the switching control means 9 according to the present invention detects the OFF period (TOFF) from the drive signal SD for driving the MOSFET-Q1, and from the OFF period, ½ period (TD = { Since the MOSFET-Q1 is bottom-ON at the timing of the delay time (Tr) of π√ (LK × CDS)}), the drive signal SD inside the control means is monitored, and the delay time Tr delayed by a half cycle of the partial resonance is obtained. It is possible to execute the turn-on of the MOSFET-Q1 at an optimum point only by giving it to the drive signal SD, and to appeal the simplification of the method and the reduction of the switching loss Ps and the switching noise when the MOSFET-Q1 is turned on. Can do.

なお、本実施の形態では、スイッチング素子をMOSFETで構成したが、IGBT(絶縁ゲートトランジスタ)で構成してもよい。   In the present embodiment, the switching element is configured by a MOSFET, but may be configured by an IGBT (insulated gate transistor).

また、スイッチング制御手段は、マイクロプロセッサで構成したが、DSP(Digital Signal Processor)で構成してもよい。   Further, the switching control means is constituted by a microprocessor, but may be constituted by a DSP (Digital Signal Processor).

以上説明したように、この発明に係る部分共振型スイッチング電源1,4,7は、スイッチング素子(MOSFET−Q1)のオン開始を部分共振波形WBがボトム電圧Vboになるタイミング(ボトムON)で駆動するスイッチング制御手段2,5,8,9を備えたので、スイッチング素子(MOSFET−Q1)のオン開始をスイッチング素子間電圧(ドレイン−ソース間電圧VDS)の低い部分から開始し、スイッチング素子(MOSFET−Q1)のターンオン時のスイッチング損失Psならびにスイッチングノイズを低減することができ、電源の全体効率を改善することができる。   As described above, the partial resonance type switching power supplies 1, 4 and 7 according to the present invention drive the start of turning on of the switching element (MOSFET-Q 1) at the timing when the partial resonance waveform WB becomes the bottom voltage Vbo (bottom ON). Switching control means 2, 5, 8, and 9, so that the switching element (MOSFET-Q 1) starts to be turned on at a low part of the switching element voltage (drain-source voltage VDS). It is possible to reduce the switching loss Ps and the switching noise at the turn-on time of -Q1), and to improve the overall efficiency of the power supply.

本発明に係る部分共振型スイッチング電源は、部分共振波形の1/2周期またはボトム電圧Vboに狙いを合わせて、スイッチング素子のオン開始をスイッチング素子間電圧の低い部分から開始し、スイッチング素子のターンオン時のスイッチング損失ならびにスイッチングノイズを低減することができ、あらゆる部分共振型スイッチング電源に適用することができる。   The partial resonance type switching power supply according to the present invention starts the switching element from the part where the voltage between the switching elements is low, aiming at the half period of the partial resonance waveform or the bottom voltage Vbo, and turns on the switching element. Switching loss and switching noise at the time can be reduced, and can be applied to any partial resonance type switching power supply.

この発明に係る部分共振型スイッチング電源の第1実施の形態全体構成図Overall configuration diagram of a first embodiment of a partial resonance type switching power supply according to the present invention この発明に係るスイッチング制御手段の第1実施の形態電圧波形および電流波形制御図First embodiment of switching control means according to the present invention Voltage waveform and current waveform control diagram この発明に係る部分共振型スイッチング電源の第2実施の形態全体構成図Overall configuration diagram of a second embodiment of a partial resonance type switching power supply according to the present invention この発明に係るスイッチング制御手段の第2実施の形態電圧波形および電流波形制御図Second Embodiment of Switching Control Unit According to the Invention Voltage waveform and current waveform control diagram この発明に係る部分共振型スイッチング電源の第3実施の形態全体構成図Overall configuration diagram of third embodiment of partial resonance type switching power supply according to this invention この発明に係るスイッチング制御手段の第3実施の形態電圧波形および電流波形制御図Third Embodiment of Switching Control Unit According to the Invention Voltage waveform and current waveform control diagram この発明に係るスイッチング制御手段の一実施の形態ブロック構成図Block diagram of an embodiment of switching control means according to the present invention この発明に係るスイッチング制御手段の第4実施の形態電圧波形、電流波形およびスイッチング損失波形制御図Fourth Embodiment of Switching Control Unit According to the Invention Voltage waveform, current waveform and switching loss waveform control diagram 従来のスイッチング電源の電圧波形、電流波形およびスイッチング損失波形図Voltage waveform, current waveform and switching loss waveform diagram of conventional switching power supply

符号の説明Explanation of symbols

1,4,7 部分共振型スイッチング電源
2,5,8,9 スイッチング制御手段
3 出力電圧検出(手段)
6 出力電流検出(手段)
DB ダイオードブリッジ
D1 整流ダイオード
C1,C2 平滑コンデンサ
T 絶縁トランス
Np 一次巻線
Ns 二次巻線
Q1 MOSFET
R1,R2,R3,R4 抵抗器
Rx 電流検出用抵抗器
Lk リーケージインダクタンス
CDS ドレイン−ソース間容量
V1 一次側入力電圧
Vo 二次側出力電圧(DC)
VDS ドレイン−ソース間電圧
VDSX 共振電圧
VDSK 共振開始電圧
Vbo ボトム電圧
Io 出力電流
J1 入力電圧情報
jo 出力電圧情報
JDS ドレイン−ソース間電圧情報
JI 出力電流情報
SD 駆動信号
SON スイッチオン信号
IDS ドレイン−ソース電流
TOFF OFF期間
WB 部分共振波形
TD 部分共振の1/2周期
Tr 遅延時間
Ps スイッチング損失
VAC 交流電源
L 負荷

1, 4, 7 Partially resonant switching power supply 2, 5, 8, 9 Switching control means 3 Output voltage detection (means)
6 Output current detection (means)
DB diode bridge D1 rectifier diode C1, C2 smoothing capacitor T isolation transformer Np primary winding Ns secondary winding Q1 MOSFET
R1, R2, R3, R4 Resistor Rx Current detection resistor Lk Leakage inductance CDS Drain-source capacitance V1 Primary side input voltage Vo Secondary side output voltage (DC)
VDS drain-source voltage VDSX resonance voltage VDSK resonance start voltage Vbo bottom voltage Io output current J1 input voltage information jo output voltage information JDS drain-source voltage information JI output current information SD drive signal SON switch-on signal IDS drain-source current TOFF OFF period WB Partial resonance waveform TD Partial resonance half period Tr Delay time Ps Switching loss VAC AC power supply L Load

Claims (5)

部分共振を利用してDC−DCコンバータのスイッチング素子のオン開始を最適化し、スイッチング損失を低減させる部分共振型スイッチング電源であって、
前記スイッチング素子のオン開始を部分共振波形がボトム電圧になるタイミング(ボトムON)で駆動するスイッチング制御手段を備えたことを特徴とする部分共振型スイッチング電源。
A partial resonance type switching power supply that optimizes the on-start of a switching element of a DC-DC converter using partial resonance and reduces switching loss,
A partial resonance type switching power supply comprising switching control means for driving the on-start of the switching element at a timing when the partial resonance waveform becomes a bottom voltage (bottom ON).
前記スイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電流を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電流から前記スイッチング素子のOFF期間(TOFF)を演算するとともに、前記部分共振波形の1/2周期(TD)を演算し、前記OFF期間(TOFF)に前記1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)を加算したタイミング(TOFF+TD)で、前記スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする請求項1記載の部分共振型スイッチング電源。 The switching control means detects a primary side input voltage and a secondary side output current, calculates an OFF period (TOFF) of the switching element from the primary side input voltage and the secondary side output current, and A half cycle (TD) is calculated, and the switching element is bottom-ON at a timing (TOFF + TD) obtained by adding the delay time (Tr) of the 1/2 cycle (TD) to the OFF period (TOFF). The partial resonance type switching power supply according to claim 1, wherein: 前記スイッチング制御手段は、一次側入力電圧および二次側出力電圧を検出し、一次側入力電圧および二次側出力電圧から前記部分共振波形のボトム電圧(VBO)を演算して記憶し、前記スイッチング素子間の電圧(VDS)を検出して、ボトム電圧(VBO)が前記スイッチング素子間の電圧(VDS)に等しくなる(VBO=VDS)タイミングで、前記スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする請求項1記載の部分共振型スイッチング電源。 The switching control unit detects a primary side input voltage and a secondary side output voltage, calculates and stores a bottom voltage (VBO) of the partial resonance waveform from the primary side input voltage and the secondary side output voltage, and stores the switching The voltage between the elements (VDS) is detected, and the bottom of the switching element is turned on at the timing when the bottom voltage (VBO) becomes equal to the voltage between the switching elements (VDS) (VBO = VDS). The partial resonance type switching power supply according to claim 1. 前記スイッチング制御手段は、前記スイッチング素子間のOFF期間(TOFF)のオフ電圧値を検出して記憶しておき、オフ電圧値が部分共振の開始により低下し、前記部分共振に移行した瞬間の共振電圧値を検出した時点から、前記部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、前記スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする請求項1記載の部分共振型スイッチング電源。 The switching control means detects and stores an OFF voltage value during an OFF period (TOFF) between the switching elements, and the resonance at the moment when the OFF voltage value decreases due to the start of partial resonance and shifts to the partial resonance. 2. The partial resonance type according to claim 1, wherein the switching element is bottom-ON at a timing of a delay time (Tr) of a half period (TD) of the partial resonance waveform from the time when the voltage value is detected. Switching power supply. 前記スイッチング制御手段は、前記スイッチング素子を駆動する駆動信号からOFF期間(TOFF)を検出し、OFF期間から、前記部分共振波形の1/2周期(TD)の遅延時間(Tr)のタイミングで、前記スイッチング素子をボトムONすることを特徴とする請求項1記載の部分共振型スイッチング電源。

The switching control means detects an OFF period (TOFF) from a drive signal for driving the switching element, and at a timing of a delay time (Tr) of ½ period (TD) of the partial resonance waveform from the OFF period, 2. The partial resonance type switching power supply according to claim 1, wherein the switching element is bottom-ON.

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